Análisis físico y químico de fertilizante orgánico (biol).

SECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICA
SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR
DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR
TECNOLÓGICA
INSTITUTO TECNOLÓGICO DEL ALTIPLANO DE TLAXCALA
“ANÁLISIS FÍSICO Y QUÍMICO DE FERTILIZANTE ORGANICO (BIOL)
PRODUCIDO POR BIODIGESTORES A PARTIR DE ESTIERCOL DE
GANADO”
Jonatan de la Rosa Méndez
No. de control: 07960042
MEMORIA DE RESIDENCIA PROFESIONAL
INGENIERÍA EN AGRONOMÍA
Xocoyucan, Tlax. Febrero, 2012
La presente memoria de residencia profesional denominada “ANALISIS FISICO
Y
QUIMICO
DE
FERTILIZANTE
ORGANICO
(BIOL)
PRODUCIDO
POR
BIODIGESTORES A PARTIR DE ESTIERCOL DE GANADO” fue elaborada por
Jonatan de la Rosa Méndez, estudiante de la carrera de Ingeniería en
Agronomía como requisito para acreditar la residencia profesional, bajo la
revisión y aprobación de los asesores que se indican:
________________________________
________________________________
M.C. Samuel Tabe Roldan
Ing. Irene Sánchez de la Rosa
ASESOR INTERNO
ASESOR EXTERNO
________________________________
________________________________
Ing. Eduardo Saínos Carrillo
Ing. Raúl Serrano Meza
REVISOR
REVISOR
__________________
Jonatan de la Rosa Méndez
RESIDENTE
Xocoyucan, Tlax. Febrero, 2012
ÍNDICE
Pag.
INDICE DE CUADROS……………………………………………………………………iv
I INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 1
1.1 Justificación ....................................................................................... 3
1.2 Objetivos ............................................................................................ 4
1.2.1 Objetivo general............................................................................ 4
1.2.2 Objetivos específicos ..................................................................... 4
1.3 Problemas a Resolver .......................................................................... 5
1.4 Alcances y Limitaciones ...................................................................... 6
II REVISIÓN DE LITERATURA...................................................................... 7
2.1 Manejo del Estiércol ........................................................................... 7
2.1.1 Asuntos Medioambientales ........................................................... 7
2.1.2 Técnicas ....................................................................................... 8
2.1.3 Sistema Ganadero Enfocado ......................................................... 9
2.2 Impacto .............................................................................................. 9
2.2.1 Impacto Medioambiental Positivo .................................................. 9
2.2.2 Impacto Medioambiental Negativo................................................10
2.3 Los fertilizantes orgánicos..................................................................11
2.3.1 Los conceptos básicos .................................................................11
2.3.2 Los fertilizantes ...........................................................................11
2.3.3 Las categorías de los fertilizantes .................................................12
ii
2.4 Sobre los fertilizantes orgánicos .........................................................12
2.4.1 Definición ...................................................................................12
2.5 Riesgos respecto al estiércol animal ...................................................13
2.6 Tratamientos para disminuir los riesgos ............................................14
2.7 Los tipos de tratamiento ....................................................................14
2.7.1 Los tratamientos pasivos .............................................................14
2.7.2 Los tratamientos activos ..............................................................16
2.8 Propiedades de los fertilizantes (orgánicos).........................................16
2.9 Introducción de la fermentación anaeróbica para la producción de
biogás y fertilizantes orgánicos ................................................................18
2.9.1 Datos sobre la calidad y composición del biol y biosol ..................18
2.10 Biol (fertilizante liquido) ..................................................................19
2.10.1 Ventajas del uso del Biol como fertilizante .................................19
2.10.2 Biosol (fertilizante solido similar a la Compost) ..........................20
2.10.3 Ventajas en el uso del biosol (fertilizante solido) .........................20
III METODOLOGÍA..................................................................................... 21
3.1 Caracterización del área ....................................................................21
3.2 Muestreo y análisis. ...........................................................................21
3.3 Descripción de las actividades a realizar ............................................22
3.3.1 pH ...............................................................................................22
3.3.2 Conductividad eléctrica ...............................................................22
3.3.3 Determinación de Nitrógeno del biol (micro-Kjeldahl) ...................23
iii
3.3.4 Determinación de Fosforo (método de Olsen)................................24
3.3.5 Determinación de Potasio ............................................................25
IV RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................. 26
4.1 Propiedades físicas del biol ................................................................26
4.1.1 pH ...............................................................................................26
4.1.2 Conductividad eléctrica (C.E.) ......................................................27
4.1.3 Nitrógeno ....................................................................................28
4.1.4 Resultados de fosforo (P) ..............................................................29
4.1.5 Resultados de potasio (K) .............................................................30
V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 31
5.1 Conclusiones .....................................................................................31
5.2 Recomendaciones ..............................................................................31
VI LITERATURA CITADA ............................................................................ 33
ANEXOS .................................................................................................... 35
INDICE DE CUADROS
iv
Cuadro 1. Resultados pH ........................................................................... 26
Cuadro 2. Valores de pH ............................................................................ 27
Cuadro 3. Resultados de C.E. .................................................................... 27
Cuadro 4. Valores de C.E. .......................................................................... 28
Cuadro 5. Resultados Nitrógeno................................................................. 28
Cuadro 6. Interpretación de Nitrógeno total. .............................................. 29
Cuadro 7. Resultados fosforo. .................................................................... 29
Cuadro 8. Interpretación de fosforo. ........................................................... 30
Cuadro 9. Resultados de Potasio. ............................................................... 30
Cuadro 10. Parámetros de interpretación de potasio. ................................. 31
I INTRODUCCIÓN
Aunque a raíz de la llamada Revolución Verde algunos beneficios traídos por
la mejora de los rendimientos agrícolas son innegables, también resulta
incuestionable la multiplicación de los impactos negativos que en términos
ambientales ha acarreado. Entre ellos, la contaminación de ecosistemas
debido al uso indiscriminado de plaguicidas y fertilizantes, la deforestación
de bosques y selvas, el agotamiento de mantos acuíferos, la pérdida de
biodiversidad genética, la erosión del suelo, la salinización y anegamiento de
suelos muy irrigados, la extracción excesiva de combustibles fósiles y la
liberación de gases que producen el efecto invernadero, entre otros.
Por tal motivo, en el mundo hay en este momento una tendencia creciente
para obtener y consumir productos inocuos generados sin emplear insumos
sintéticos,
como
insecticidas,
herbicidas
o
fertilizantes
inorgánicos.
En consecuencia, el diseño e instrumentación de sistemas agroecológicos de
producción sostenida, en los que la adaptación y adopción de alternativas
tecnológicas a menudo facilita el diálogo entre los saberes tradicionales y los
modernos, beneficia tanto a los agricultores como a los consumidores. A los
primeros, en tanto que en sus propiedades se alarga la vida económica y la
rentabilidad del suelo, del agua y del aire después de reducir la
contaminación de manera significativa; a los segundos, porque tienen la
seguridad de consumir productos naturales, libres de químicos y con un alto
valor nutritivo.
Si bien es cierto que al conjunto de actividades agrícolas diversas se les
puede identificar en función del grado de alteración que introducen en un
sistema de producción y de la inocuidad del producto generado, en este caso
haremos alusión a diversos tópicos donde se procura el desarrollo de una
agricultura sostenible a través de procesos que excluyen el uso de materiales
sintéticos (Capistrán, F., Aranda, E. y Romero, J.C. 2001)
1
El Biodigestor (Sistema Biobolsa) está diseñado para brindar al usuario, de
manera sencilla y económica, una solución para el tratamiento de sus
desechos orgánicos (incluyendo heces de animales y humanos), produciendo
energía renovable y, como producto adicional, un potente fertilizante
orgánico.
En los tiempos actuales es una preocupación constante, para todos los
agricultores, el incrementar la calidad y cantidad de sus cosechas; así mismo
mejorar y aumentar su ingreso económico.
Una de las posibilidades de desarrollo agrícola, es el uso de Biol, que por su
gran bondad bioestimulante, ayuda a mejorar el crecimiento y desarrollo de
las plantas, producido en forma natural y económica. Para su preparación se
utilizan insumos que se encuentran disponibles en la granja como: el
estiércol fresco, ceniza y agua, enriqueciendo mediante la adición de suero de
leche, orina animal, entre otros.
Los problemas actuales para implementar el esquema de desarrollo
sostenible en la agricultura se relacionan principalmente con las dificultades
conceptuales y con la falta de metodologías operacionales. La agricultura
sostenible abarca varios ámbitos, como la preservación de recursos
naturales, las tecnologías limpias, las tecnologías de bajo costo con el
mínimo uso de insumos industriales, cultivos orgánicos, etc.
2
1.1 Justificación
La acumulación del estiércol del ganado en lugares donde no es protegido
por los elementos climáticos, por un largo tiempo,
nutrientes
esenciales
para
la
producción;
provoca la perdida de
buscando
un
mejor
aprovechamiento de los recursos; el uso de biodigestores es una alternativa
en la cual se disminuye la perdida de nutrientes ya que estos se encuentran
en la parte liquida del efluente, se disminuye también la acumulación de
moscas en los montones de estiércol, así como la reducción del mal olor,
siendo una alternativa para el manejo del estiércol del ganado.
La Producción de Abono orgánico (Biol) es una técnica utilizada con el
objetivo de incrementar la cantidad y calidad de las cosechas. Es fácil y
barato de preparar, ya que solo se utiliza el estiércol de animales domésticos
en un tiempo corto (1 - 2 meses). Por ello es importante determinar cual es
el contenido de nutrientes (N, P, K), así como la concentración de sales y pH,
para su aplicación en los cultivos.
3
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo general
Determinar las propiedades físicas y químicas del biol de ganado bovino y
ovino, obtenido de biodigestores, para la recomendación del uso y aplicación
del biol.
1.2.2 Objetivos específicos
1.- Determinar el contenido de Nitrógeno, Fosforo y Potasio (N, P, K), así
como sus propiedades físicas (pH y conductividad eléctrica) del biol de
bovinos.
2.- Determinar el contenido de Nitrógeno, Fosforo y Potasio (N, P, K), así
como sus propiedades físicas (pH y conductividad eléctrica) del biol de ovino.
4
1.3 Problemas a Resolver
El uso de fertilizantes inorgánicos de forma irracional es una de las causas
del deterioro del suelo, ya que estos actúan solo en la planta, es por ello que
se busca cambiar su uso por fertilizantes orgánicos que se obtienen por
transformación de estiércol animal, de restos de cosecha, o en general de
desechos orgánicos.
El uso de biodigestores es una alternativa para el manejo de los desechos
orgánicos (estiércol), proveniente de las granjas de los pequeños productores,
de estos obtenemos un producto denominado biol, resultado de la
fermentación del estierco.
El análisis químico del biol tiene como propósito determinar el contenido de
nutrientes (N, P, K) que son esenciales para el desarrollo de las plantas. El
principal motivo para la realización de estos análisis, es la generación de
información para su manejo y mejoramiento de la producción, así como su
impacto en la reducción de los costos de producción. Mejorando las
condiciones y calidad de vida de los productores.
5
1.4 Alcances y Limitaciones
La determinación de los análisis del biol dará un panorama de su potencial,
para la recomendación de su aplicación en los cultivos, y así lograr nutrir la
planta sin la necesidad de utilizar fertilizantes químicos, mejorando el
rendimiento y rentabilidad.
No solo va a servir para nutrir la planta sino también para mejorar las
condiciones del suelo, mejorando su fertilidad y la retención de nutrientes.
Una de las limitantes es que la calidad del biol dependerá notablemente de la
alimentación de los animales del establo, ya que de la calidad del alimento
dependerá la calidad del biol.
6
II REVISIÓN DE LITERATURA
2.1 Manejo del Estiércol
2.1.1 Asuntos Medioambientales
El manejo del estiércol animal se define como un proceso de toma de
decisiones que apunta a combinar la producción agrícola rentable con
pérdidas mínimas de nutrientes del estiércol, tanto en el presente como en el
futuro. El buen manejo del estiércol minimizará los efectos negativos y
estimulará los efectos positivos sobre el medio ambiente. La emisión de gases
y el lavado de nutrientes, la materia orgánica y los olores tienen efectos
indeseables sobre el medio ambiente. La contribución del estiércol a la
nutrición de las plantas y a la acumulación de materia orgánica en el suelo
es considerada como efecto positivo. Un efecto positivo indirecto es que el uso
del estiércol puede ahorrar recursos no renovables usados en la producción
de fertilizantes inorgánicos.
Los aspectos negativos y positivos del estiércol están estrechamente
relacionados entre sí porque las emisiones en un estado temprano
inevitablemente tienen repercusiones en los efectos positivos sobre el suelo y
sobre las cosechas en etapas posteriores. Las cantidades de nutrientes tales
como N, P y K tomadas por el cultivo determinan el valor agrícola del
estiércol y dependen de las cantidades de nutrientes emitidas durante el
traspaso desde el animal hasta el cultivo. Cuanto más grande sea la pérdida
de nutrientes, menor será el valor agrícola del estiércol.
7
2.1.2 Técnicas
Los sistemas de manejo del estiércol son altamente diversos:
Pastoreo: distribución natural de las heces en las pasturas. Pérdidas
sustanciales a través del lavado debido a la distribución irregular de
las heces y la orina. Volatilización de parte del N.
Corrales (kraals): A menudo se usan como mecanismo de fertilización
in situ de la tierra arable al mover el corral regularmente. Los
nutrientes del suelo de una gran área usada para el apacentamiento
son reciclados y se concentran en el área de cultivo, permitiendo la
producción en situaciones de pobreza de recursos.
Almacenamiento en lotes secos: La orina no se recolecta y la paja para
lechos es usada de manera muy escasa. Las pérdidas de N y K son
altas ya que la mayor parte de la orina se pierde. Parte de los
nutrientes de las heces se pierden por lavado y escorrentía superficial
en el caso de altas precipitaciones y de montones de estiércol
descubiertos. El uso de lechos puede capturar parte de la orina por
absorción y reducir las pérdidas.
Almacenamiento de heces líquidas: las heces y la orina se almacenan
juntas. Este método se usa comúnmente en sistemas ganaderos
intensivos en los países OCDE (Organización para la Cooperación y el
Desarrollo Económicos). Las pérdidas por volatilización dependen de la
profundidad y el tiempo de almacenamiento.
Lagunas: El estiércol líquido, bien sea antes o después de separar
parte de los sólidos, es tratado en lagunas anaeróbicas. El material
8
orgánico es descompuesto, mineralizando por lo tanto parte de los
nutrientes. La fase líquida se descarga a las aguas superficiales o se
usa para riego.
Combustible: en varios países en desarrollo, el estiércol se recolecta y
seca para ser quemado como combustible doméstico. La mayor parte
del N, el C y el S se pierden durante la combustión. Otros nutrientes
pueden ser reciclados a la tierra cultivable a través del uso de las
cenizas.
Alimento: el estiércol puede ser reciclado como forraje (ganado y peces),
pero este uso es limitado. Únicamente el estiércol de las aves de corral
es de una calidad razonable. El estiércol animal es reciclado en la
producción piscícola integrada en Asia.
2.1.3 Sistema Ganadero Enfocado
Concierne a todos los sistemas de producción, pero los sistemas industriales
son los más implicados en razón de la gran cantidad de estiércol producida.
Los sistemas mixtos generalmente incluyen procesamiento y utilización del
estiércol en los procedimientos agrícolas (FAO, 1999).
2.2 Impacto
2.2.1 Impacto Medioambiental Positivo
Fertilización del suelo por aplicación de estiércol: la descomposición de
la materia orgánica por los microorganismos produce dióxido de
carbono (CO2), agua y minerales de los nutrientes vegetales tales como
N, P, S y metales. La mineralización es la transformación de elementos
9
con enlaces orgánicos en nutrientes disponibles para las plantas. La
aplicación de estiércol a los campos de cultivo o a las pasturas
reducirá los requerimientos de fertilizante artificial
Mejoramiento de la fertilidad del suelo: se asume que la materia
orgánica que permanece en el suelo después de un año de la aplicación
forma parte del mismo y se descompondrá gradualmente con el paso
del tiempo, liberando nutrientes para las plantas.
Mejoramiento de la estabilidad estructural del suelo. La materia
orgánica también está involucrada en las propiedades físicas del suelo,
tales como porosidad, aireación y capacidad de retención de agua. Por
lo tanto mejora la estructura del suelo y reduce la vulnerabilidad de
éste a la erosión.
Mejoramiento del potencial del fertilizante inorgánico: la materia
orgánica en el suelo incrementa la capacidad de absorción de
minerales, reduciendo la pérdida de los elementos traídos con los
fertilizantes. Los elementos absorbidos son liberados gradualmente
para la nutrición de las plantas.
2.2.2 Impacto Medioambiental Negativo
Emisiones de Amoníaco: antes y durante el almacenamiento y durante la
aplicación a los campos.
Emisión de NOx: éste se forma como un producto secundario del proceso de
desnitrificación.
Emisión de metano: formado durante la descomposición del estiércol bajo
condiciones anaeróbicas.
10
Escorrentía del estiércol y de sus componentes hacia el agua superficial:
contribuyendo a la polución acuática.
Lavado de nitratos y fósforo al agua subterránea: contribuyendo a la
contaminación de aguas subterráneas (FAO, 1999).
2.3 Los fertilizantes orgánicos
2.3.1 Los conceptos básicos
El suelo necesita alimentarse para poder brindarle al hombre productos que
él a su vez necesita para nutrirse. El modo de enfrentar este requerimiento
parte de la forma en que se enfoque el suelo: como ser vivo que ambienta
vida, o sólo como elemento inerte al que se le puede ir agregando los
componentes faltantes. En cualquiera de los casos, el suelo (o la propia
planta) recibe sustancias adicionales para la nutrición.
2.3.2 Los fertilizantes
En general, los terrenos empleados para la agricultura demandan de
complementos nutritivos que enriquezcan el suelo. Se hace a través de
fertilizantes, naturales o sintéticos que mejoran la calidad del suelo, y le
ayudan en su tarea de producción.
La fertilización constituye una práctica común en la agricultura, de ahí que
es importante enfatizar en el tipo de la misma y sus correspondientes
implicancias.
11
2.3.3 Las categorías de los fertilizantes
Se distinguen dos: orgánicos e inorgánicos, dependiendo del material
empleado en su preparación.
Los fertilizantes orgánicos provienen de materiales vegetales o animales, y
son objeto preferente de esta página del Curso.
Los fertilizantes inorgánicos se consiguen de procesos químicos comerciales.
En
su
uso
deben
atenderse
riesgos
de
contaminación
química,
y
eventualmente microbiana al combinarse con agua o por el empleo de equipo
de aplicación mal mantenido.
2.4 Sobre los fertilizantes orgánicos
2.4.1 Definición
Los fertilizantes orgánicos se obtienen por transformación de estiércol
animal, de restos de cosecha, o en general de residuos orgánicos. Su
tratamiento conduce a la formación de abono.
Estos materiales permiten obtener fertilizantes eficaces, y serán seguros si se
preparan
adecuadamente.
Incluso,
cuando
se
aprovechan
desechos
orgánicos, se contribuye a la salud pública al evitar que se constituyan en
fuente de contaminación.
La incorporación del abono enriquece la capacidad del suelo para albergar
una gran actividad biológica, la cual tiene varias implicancias favorables.
Ayuda a mejorar la estructura del suelo.
Permite la labor de las bacterias ayudando a sintetizar los nutrientes.
Otros elementos despiden antibióticos, y los hay que producen el típico olor a
tierra mojada.
También existen las auxinas que influyen en el desarrollo de las plantas
vecinas
12
En el intercambio suelo - planta, uno a dos centenares de millones de
bacterias en cada gramo de suelo, pueden vivir de las sustancias del suelo y
de excreciones radiculares entregando a su vez nutrientes.
2.5 Riesgos respecto al estiércol animal
El uso sin tratar de materias fecales de origen animal (y humano) se
constituye en un riesgo de contaminación de los productos, y un peligro en
caso de que estos estén destinados al consumo en fresco.
Los organismos patógenos asociados a estos riesgos pueden ocasionar
enfermedades gastrointestinales, siendo la escherichia coli una de las más
infecciosas. Se encuentra con frecuencia en las vacas, ovejas y ciervos.
Otros como la salmonella y el cryptosporidium, pueden encontrarse en los
excrementos de origen humano y animal.
La tasa de supervivencia de estos contaminantes es muy elevada,
dependiendo de diferentes factores como el tipo de suelo, el volumen aplicado
de estiércol, la acidez del suelo y el momento de la aplicación.
Como es de esperarse, la aplicación continua de estiércol animal no tratado,
incrementa el riesgo de supervivencia de los patógenos, así como el de
contaminación de las áreas vecinas.
El estiércol sin tratar no debe utilizarse como fertilizante por los riesgos
anotados. En la eventualidad de su uso, será preferible emplearlo en la etapa
de preparación del terreno y antes de la siembra, procurando que transcurra
el mayor tiempo posible. Se estima que algunas bacterias patógenas pueden
sobrevivir en el estiércol por un periodo de un año, o más.
Hay también que tomar en cuenta que el producto que crece a poca
profundidad o en la superficie, es más susceptible de contaminarse.
Eventualmente, el efecto del polvo puede contaminar productos a mayor
distancia de la superficie del terreno.
13
2.6 Tratamientos para disminuir los riesgos
Para reducir los riesgos en el uso del estiércol, es necesario someterlo a un
proceso de degradación y descomposición. La acción de bacterias y hongos
fermenta el material orgánico y lo va estabilizando en la forma de humus.
Los microorganismos que contribuyen en la formación del abono requieren
de oxígeno, el cual lo toman del existente en los propios desechos.
El alto calor que se genera por el proceso de fermentación, reduce los riesgos
de
contaminación
biológica.
El
propio
calor
acelera
el
proceso
de
descomposición y deviene en la destrucción de los microorganismos
adversos.
2.7 Los tipos de tratamiento
Para transformar los desechos orgánicos en abono, se dispone de dos tipos
de proceso: pasivos y activos.
En los procesos pasivos, se deja a la naturaleza y las condiciones
ambientales a que favorezcan el proceso de transformación gradual en
abono.
En los procesos activos se brindan tratamientos para acelerar el proceso de
transformación, activando justamente las condiciones que requieren los
microorganismos más favorables para el abono.
2.7.1 Los tratamientos pasivos
El proceso natural de degradación y descomposición demanda de un tiempo
para ser efectivo. Ello depende de las propias condiciones naturales como
humedad, temperatura y radiación solar.
Justamente tomando en cuenta que los microorganismos más activos en la
formación de abono, son aerobios (demandan oxígeno). Al no removerse el
14
material, se desarrollan condiciones anaerobias que demoran el proceso de
transformación.
Justamente el mayor problema que se aduce de este tratamiento es el tiempo
que requiere para reducir significativamente la población de patógenos. La
cantidad de tiempo que se necesita depende de las condiciones ambientales,
la estación del año, el origen y tipo de estiércol así como de la materia
orgánica empleada.
Sin la remoción del material, las altas temperaturas se concentran en el
interior de la pila, mientras que en la periferia se mantienen temperaturas
ambientales.
De otra parte, los microorganismos que mejor actúan en la formación del
abono, demandan de un nivel adecuado de humedad (40 a 50 por ciento).
Sin remoción, las condiciones de humedad son desiguales y en general
tienden a disminuir, dependiendo de las condiciones ambientales.
Debido a ello, no se recomienda emplear estiércol animal no tratado durante
el periodo de cultivo.
Otro factor a tomar en cuenta es el de la temperatura. Al interior de la pila es
recomendable contar con una temperatura del orden de los 54 a 66 grados
Centígrados. Esta temperatura favorece la constitución y desarrollo de
bacterias termofílicas proclives a la digestión de materia orgánica. Cuando se
alienta el calor, también se acelera el proceso de descomposición, y se
colabora en la eliminación de microorganismos patógenos.
15
2.7.2 Los tratamientos activos
En estos tratamientos, las pilas del material son sometidas a condiciones que
agilizan los procesos de transformación en abono. Se induce de manera
artificial su conversión en abono. Básicamente comprenden las siguientes
actividades.
Remoción de las pilas para favorecer la aireación.
Control de temperatura y humedad, y uso de aditivos para alcanzar los
niveles necesarios.
El proceso está completo cuando la pila deja de estar caliente. Es la alta
temperatura la que destruye los patógenos. Estrictamente, es recomendable
un análisis microbiano del abono.
2.8 Propiedades de los fertilizantes (orgánicos)
Los principales fertilizantes con alto contenido de materia orgánica son
el estiércol sólido, el purín, el estiércol semilíquido, paja, compost y abono
verde. El estiércol sólido contiene N orgánico y amoniacal, fósforo, potasio y
micronutrientes como Cu, Zn, Fe, Mn. El líquido o purín tiene un mayor
componente líquido, y por su importante contenido en sales potásicas es
considerado como un abono N-K. Es de efecto rápido, ya que los nutrientes
que contiene se encuentran en su mayor parte en forma fácilmente
disponible.
La paja es pobre en nutrientes, pero suministra materia orgánica degradable,
por ejemplo celulosa, lo que constituye una fuente energética importante.
Como su descomposición es lenta, debe enterrarse con gran antelación a la
siembra.
16
El compost tiene una serie de ventajas con respecto a los materiales
primarios utilizados en su producción, y es el más amplio entre los abonos
orgánicos. Para su confección se utilizan restos vegetales, animales,
minerales y correctores de pH. En cuanto a estos últimos si se prevé una
reacción ácida, y principalmente si se va a incorporar a tierras ácidas, lo
mejor son carbonato cálcico o potásico en forma de roca pulverizada o ceniza
de madera. Cuando se tenga un suelo básico puede incorporarse tierra.
Menos buena es la cal muerta, que es hidróxido de calcio Ca (OH)2, nunca
cal viva; óxido de calcio CaO.
El óxido de calcio reacciona violentamente con el agua, haciendo que ésta
alcance los 90 °C. Se forma entonces hidróxido de calcio.
Una materia orgánica humificada o compost de buena calidad tiene
elementos contenidos en ácidos húmicos y fúlvicos, su estructura es
granulosa, esponjosa y se desmenuza con facilidad, es de color oscuro y olor
agradable.
Respecto a los abonos verdes, permiten recuperar los elementos libres,
evitando su pérdida por lixiviación, volatilización, etc. Proveen al suelo de
materia orgánica de descomposición rápida que eleva la vida microbiana.
Estimulan el suelo, atacan la roca madre liberando nutrientes nuevos y
movilizando nutrientes de difícil asimilación por otras plantas. Aportan N,
mejoran la estructura del suelo y su estabilidad, así como la capacidad de
retención de agua y drenaje.
Se utiliza intercalado entre dos cultivos, como si fuese un cultivo más de la
rotación, asociado a un cultivo mediante todo su ciclo, o asociado a un
cultivo, sembrándolo una vez ya crecido, de forma que quede intercalado
(Villagra, 2000).
17
2.9 Introducción de la fermentación anaeróbica para la producción de
biogás y fertilizantes orgánicos
La generación del biogás es un proceso de fermentación en ausencia de
oxigeno, en el cual se produce biogás (componente energético) empleado para
la generación de electricidad, calefacción, etc., y bio-fertilizante, el que
presenta muy alta calidad agronómica ya que mejora la absorción de
nutrientes, promueve el crecimiento de tallos, frutos y raíces (gracias a las
hormonas vegetales de crecimiento) entre otros beneficios.
Este fertilizante, que en proporción del peso y el volumen con los residuos
entrantes es 0.9 a 1, es separado en su fase solida, conocida en el mercado
de abonos como “biosol” y su fase liquida
conocida como “biol”. Ambos
componentes tienen extraordinarias cualidades agronómicas beneficiosas
para los cultivos. El valor de los nutrientes (P, K, N, etc.) del biofertilizante
en comparación a los residuos entrados es casi 1:1.
2.9.1 Datos sobre la calidad y composición del biol y biosol
Como resultado de la fermentación de los residuos se obtiene un “fango” con
alta calidad fertilizante. Este “fango” es separado en 2 componentes: el
componente líquido conocido como “Biol”, el cual representa la mayor parte
del fango resultante y el componente solido conocido como “Biosol”.
Dependiendo de las características de los residuos a fermentar, se tiene que
en promedio el “fango” saliente del biodigestor representa aproximadamente
entre el 85-90% de la materia entrante. De esto, aproximadamente el 90%
corresponde al biol y el 10% al biosol. Estos porcentajes varían según los
residuos a fermentar y del método de separación empleado.
18
2.10 Biol (fertilizante liquido)
Es la fracción liquida resultante del fango proveniente del fermentador o
biodigestor. Este fango es decantado o sedimentado obteniéndose una parte
liquida a la cual se le llama “Biol”. Aproximadamente el 90% del materia que
ingresa al Biodigestor se transforma a Biol. Esto depende naturalmente del
tipo de material a fermentar y de las condiciones de fermentación.
2.10.1 Ventajas del uso del Biol como fertilizante
 El uso del Biol permite un mejor intercambio catiónico en el suelo. Con
ello se amplía la disponibilidad de nutrientes del suelo. También ayuda
a mantener la humedad del suelo y a la creación de un microclima
adecuado para las planta.
 El Biol se puede emplear como fertilizante líquido, es decir para la
aplicación por rociado.
 También se puede aplicar junto con el agua de riego en sistemas
automáticos de irrigación.
 Siendo el Biol una fuente orgánica de fitoreguladores en pequeñas
cantidades es capaz de promover actividades fisiológicas y estimular el
desarrollo de las plantas, sirviendo para enraizamiento (aumenta y
fortalece la base radicular), acción sobre el follaje (amplia la base
foliar), mejora la floración y activa el vigor y poder germinativo de las
semillas, traduciéndose todo esto en un aumento significativo de las
cosechas.
 Prueba realizadas con diferentes cultivos muestran que usar Biol solo
sería suficiente para lograr la misma o mayor productividad del cultivo
que empleando fertilizantes químicos.
19
2.10.2 Biosol (fertilizante solido similar a la Compost)
El biosol es el resultado de separar la parte solida del “fango” resultante
de la fermentación anaerobia dentro del fermentador o biodigestor.
Dependiendo de la tecnología a emplear, este Biosol tratado puede
alcanzar entre 25% a solo 10% de humedad. Su composición depende
mucho de los residuos que se emplearon para su fabricación.
2.10.3 Ventajas en el uso del biosol (fertilizante solido)
 El uso de este abono hace posible regular la alimentación de la
planta. Los cultivos son fortalecidos y ocurre una mejora del
rendimiento. El uso del Biosol permite el uso intensivo del suelo
mejorando a la vez la cantidad del mismo.
 El Biosol confiere a los suelos arenosos una mayor cohesión
mejorando con ello la retención de los nutrientes en el suelo.
 El Biosol mejora la estructura del suelo y la capacidad de retención
de la humedad del mismo, esto favorece la actividad biológica en el
suelo. Mejora la porosidad, y por consiguiente la permeabilidad y
ventilación (Aparcana S., 2008).
20
III METODOLOGÍA
3.1 Caracterización del área
Las muestras fueron extraídas de diferentes biodigestores con los que cuenta
la empresa, que ascienden a más de 30, distribuidos en la región angelopolis
del estado de Puebla, que comprende alrededor de 13 municipios.
La
Empresa Sistema Biobolsa es parte del Instituto Internacional de
Recursos Renovables (IRRI) en el programa de biogás y esta ubicada en calle
Amatlan, No. Ext. 37, Piso 1, Colonia Condesa, México D.F.
C.P. 06140
RFC: IRR050715O.
Las muestras fueron llevadas al laboratorio de suelos del Instituto
Tecnológico del Altiplano de Tlaxcala, donde se tiene como objetivos
contribuir a la generación de información a través de proyectos de
investigación para el uso y manejo del suelo, en apoyo a los sectores público
y privado, mediante la capacitación y servicios orientados a mejorar las
condiciones del suelo.
3.2 Muestreo y análisis.
Las muestras fueron tomadas como se muestra en la tabla siguiente.
Tabla 1. Muestras de biol y semana de recolección.
Muestra
Descripción
Tipo de biol
Mes de recolección
Nº Productor Tipo de Muestra Bovinos Ovinos Agost.
Sept.
Oct.
M1 Herón Q.
Biol fresco
x
x x
x
x
M2 Herón Q.
Biol 20 días
x
x x
x
x
M3 PRONIBAS Biol fresco
X
x
M4 Herón Q.
Biol 30 días
x
x
x
x
M5 Enrique V. Biol fresco
x
x
x
x
x
M6 Enrique V. Biol 15 días
x
x
x
x
x
M7 Adán
Biol fresco
x
x
M8 Adán
Biol 10 días
X
x
21
3.3 Descripción de las actividades a realizar
3.3.1 pH
El pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Está determinado por el
número de iones libres de hidrógeno (H+) en una sustancia.
El
resultado
de
una
medición
de
pH
viene
determinado
por
una
consideración entre el número de protones (iones H+) y el número de iones
hidroxilo (OH-). Cuando el número de protones iguala al número de iones
hidroxilo, el agua es neutra. Tendrá entonces un pH alrededor de 7.
Para la determinación de pH de la muestras se utilizo un potenciómetro,
marca HANNA HI255, previamente calibrado con 2 puntos correspondientes
a soluciones buffer de pH 4 y 7.
Se deben tomar 2 ml de biol y se agregan en un vaso de precipitados de 50
ml, a continuación se agregan 20 ml de agua destilada, como es una solución
acuosa no hay agitación; y se mide. La medición también puede ser directa.
3.3.2 Conductividad eléctrica
La conductividad eléctrica, se define como la capacidad que tienen las sales
inorgánicas en solución (electrolitos) para conducir la corriente eléctrica.
Se utilizo un conductimetro digital CL8. Se deben colocar 2ml de biol en un
vaso de precipitados de 10ml, se añaden 4ml de agua, se agita y se deja
reposar por 30 minutos. Se lava la celda después de cada medición con agua
destilada, se toma la temperatura de la solución, las lecturas se corrigen por
el factor de temperatura que proporciona el método a utilizar, y se expresa en
mmol o Ds.
22
3.3.3 Determinación de Nitrógeno del biol (micro-Kjeldahl)
Se extrae 0.5ml de la muestra de biol y se coloca en un matraz de microKjeldahl seco, se le adicionan 1.1 gr de mezcla de catalizador, 3 ml de ácido
sulfúrico concentrado, calentar en la unidad digestora a temperatura media
alta hasta que el digestado se tiña a un color claro.
Ebullir la muestra por 1 hora a partir del momento en que se torne claro. La
temperatura en esta fase debe regularse de modo que los vapores de ácido
sulfúrico se condensen en el tercio interior del cuello del tubo de digestión.
Una vez completada esa fase se deja enfriar el frasco y agregar suficiente
agua para colocarla en suspensión, mediante agitación.
Dejar decantar las partículas de sílice evitando la precipitación de cristales
de sulfato de amonio.
Pasar el contenido líquido a la cámara de destilación del aparato, lavando el
matraz de digestión con pequeñas porciones de agua.
Colocar en el tubo de salida del aparato de digestión un matraz Erlenmeyer
de 125ml que contenga 10ml de la solución H3BO3 + indicadores.
Conectar el flujo de vapor e iniciar la destilación. Destilar hasta que el
volumen alcance la marca de los 75ml en el frasco Erlenmeyer.
Determinar el nitrógeno amoniacal presente en el destilado, para ello se
titula con ácido sulfúrico al 0.01N. el cambio de color de la mezcla de
indicadores en el punto final de la titulación es de verde a rosa fuerte. Se
prepara blanco siguiendo exactamente el mismo procedimiento que en las
muestras.
23
3.3.4 Determinación de Fosforo (método de Olsen)
Se deben tomar 2.5 ml de Biol y se colocan en frascos de polietileno.
Se le adicionan 5ml de la solución extractora y agitar la suspensión, se
recomienda que sea en agitadores de acción reciproca durante 30 minutos a
180 oscilaciones por minuto.
Se debe dejar filtrar a través del papel filtro Whatman Nó. 42 u otro.
Preparar blanco a partir de alícuotas de solución extractora y adicionar todos
los reactivos como en las muestras.
Tomar unas alícuota de 5ml (o 10ml si la concentración de P es muy baja) del
filtrado y colocarla en un matraz aforado de 50ml.
Agregar 5ml de la solución reductora, agitar y aforar. Leer después de 30
minutos, pero antes de una hora a una longitud de onda de 882 nm.
Preparar una curva de calibración con patrones de 0, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 y
1.0 mg L-1. De P.
Adicionar un volumen de solución extractora de NaHCO3 .5 M igual a la
alícuota empleada para medir en las muestras desconocidas.
Llevar a aproximadamente 40ml con agua y adicionar 5ml de la solución
reductora con ácido ascórbico, aforar.
Agitar nuevamente. Leer después de 30 minutos pero antes de una hora a
882nm.
24
3.3.5 Determinación de Potasio
Se deben colocar 4ml de extracto en un tubo de ensayo. Se agregan 12 gotas
de formol (formaldehido), se agita y se deja reposar por 5minutos.
Se añaden 2ml de cobaltinitrito de sodio, agitar bien.
Se deben adicionar 4ml de alcohol isopropilico, deslizar lentamente por las
paredes para formar una capa sobre la superficie, agitar durante 30-40
segundos con movimiento rotatorio con la mano. Dejar reposar durante
30minutos en baño maría a temperatura de 27 oC, comparar las muestras
con la curva. Leer a 650 mU (filtro rojo) entre densidades ópticas 0.0 y 0.5.
Cada análisis lleva alrededor de 2 días aproximadamente, estos se
especifican en el cronograma de actividades.
Los resultados obtenidos determinaron:
Alimentación
adecuada
del
ganado
para
la
obtención
de
un
buen
biofertilizante.
Composición del estiércol fresco antes de la fermentación anaerobia, para
saber que entra y que sale (biol). En el caso del biol, determinar una dosis
para su aplicación en los cultivos.
25
IV RESULTADOS Y DISCUSIÓN
De acuerdo a las muestras tomadas de los biodigestores de la región que
fueron analizadas en el Instituto Tecnológico del Altiplano de Tlaxcala
(Laboratorio de suelos), se obtuvieron los siguientes resultados.
4.1 Propiedades físicas del biol
4.1.1 pH
De acuerdo a lo adquirido en la determinación de pH del biol, se obtuvo que
las muestras M2, M5 y M7 mostrar un pH medianamente básico, y las demás
muestras presentan un pH neutro.
Cuadro 1. Resultados pH
Muestra
Resultado
M1
7.38
M2
7.52
M3
7.13
M4
7.12
M5
7.4
M6
7.32
M7
7.5
M8
7.21
26
Cuadro 2. Valores de pH
Valor pH.
Interpretación
<4.5
Extremadamente ácido
4.5-5.0
Muy fuertemente ácido
5.1-5.5
Fuertemente ácido
5.6-6.0
Medianamente ácido
6.1-6.5
Ligeramente ácido
6.6-7.3
Neutro
7.4-7.8
Medianamente básico
7.9-8.4
Moderadamente básico
8.5-9.0
Ligeramente alcalino
9.1-10.0
Alcalino
>10.0
Fuertemente alcalino
4.1.2 Conductividad eléctrica (C.E.)
De acuerdo a la interpretación del cuadro las muestras analizadas tienen de
1.1 a 2.0, mostrando un efecto muy ligeramente salino.
Cuadro 3. Resultados de C.E.
Muestra
Resultado
M1
1.32
M2
1.3
M3
1.12
M4
1.14
M5
1.25
M6
1.26
M7
1.08
M8
1.03
27
Cuadro 4. Valores de C.E.
C.E. ds*m-1
Efecto
<1
Efectos despreciables de salinidad
1.1-2.0
Muy ligeramente salino
2.1-4.0
Moderadamente salino
4.1-8.0
Suelo salino
8.1-16.0
Fuertemente salino
>16.0
Muy fuertemente salino
4.1.3 Nitrógeno
De acuerdo al cuadro la concentración de nitrógeno en las muestras de biol
se encuentran en un rango muy alto, cabe recalcar que los resultados de las
muestras están determinados en base seca.
Cuadro 5. Resultados Nitrógeno.
Muestra
(DBS %)*
M1
0.478
M2
0.957
M3
0.239
M4
0.365
M5
0.304
M6
0.478
M7
0.413
M8
0.326
* Determinación en Base seca
28
Cuadro 6. Interpretación de Nitrógeno total.
Clase
Nitrógeno total %
Muy bajo
<0.05
Bajo
0.05-0.10
Medio
.10-.15
Alto
0.15-0.25
Muy alto
>0.25
4.1.4 Resultados de fosforo (P)
De acuerdo al cuadro siguiente la muestra M4 y M8, tienen un porcentaje
alto de fosforo, seguidas de las muestras M1 y M7, los resultados muestran
que a mayor tiempo de almacenamiento hay un incremento de fosforo.
Cuadro 7. Resultados fosforo.
Muestra
(DBS %)*
M1
12.72
M2
9.91
M3
9.13
M4
18.57
M5
4.83
M6
4.33
M7
10.43
M8
15.00
* Determinación en base seca.
29
Cuadro 8. Interpretación de fosforo.
Clase
Mg Kg-1 de P
Bajo
<5.5
Medio
5.5-11
Alto
>11
4.1.5 Resultados de potasio (K)
De acuerdo a los análisis efectuados respecto a potasio son altas las
concentraciones, nuevamente hay que recalcar que los resultados se
reportan en base a materia seca.
Cuadro 9. Resultados de Potasio.
Muestra
(K) mg/l
M1
230
M2
457
M3
261
M4
391
M5
226
M6
348
M7
243
M8
304
30
Cuadro 10. Parámetros de interpretación de potasio.
K
Interpretación
<190
Bajo
200
Medio
>300
Alto
31
V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones
Se puede concluir que el trabajo realizado en el laboratorio de suelos del
Instituto Tecnológico del Altiplano de Tlaxcala, da una amplia representación
del contenido de nutrientes en el biol obtenido de los biodigestores.
El análisis de biol es una práctica que permite calcular una buena
dosificación del uso de biol en el cultivo, de acuerdo a sus necesidades, sin
hacer un uso irracional del producto. La cantidad y forma de aplicar el biol
varía en función del cultivo, tipo y calidad del suelo.
La alimentación del ganado en las granjas es muy variada de acuerdo a la
región y época; por ello la composición del biol no siempre será la misma.
El aprovechamiento de los desechos orgánicos (estiércol), en los biodigestores
(sistema biobolsa), trae consigo muchos beneficios no solo en la economía del
productor, sino también para el medio ambiente y la salud humana, pues
permite un mejor manejo de los residuos.
5.2 Recomendaciones
Para dar una buena recomendación para el uso del fertilizante orgánico debe
tomarse en cuenta que hay que hacer un análisis de suelo para saber el
contenido de nutrientes del mismo y recomendar una dosis de aplicación.
Se recomienda profundizar en las investigaciones sobre el uso de los
fertilizantes orgánicos ya que hay evidencias de que no contaminan ni
degradan la capacidad productiva del suelo, y que son regeneradoras de su
población microbiana; hay estudios que muestran una función protectora
del sistema radicular de la planta contra microorganismos patógenos.
32
Se deben hacer más estudios acerca de los componentes de este tipo de
efluentes que permitan conocer sus propiedades y beneficios para los
cultivos y el suelo.
El desarrollo de esta tecnología incluye una amplia investigación, creando
lazos con instituciones interesadas en el fomento de nuevas alternativas para
la producción de los cultivos.
33
VI LITERATURA CITADA
Aparcana, S. (2008). Estudio sobre el Valor Fertilizante de los Productos del
Proceso “Fermentación Anaeróbica” para producción de Biogás.
German ProfEc GmbH. Alemania.
Bizzozero, F. (2006). Biofertilizantes. Nutriendo cultivos sanos. CEUTA
(Centro Uruguayo de Tecnologías Apropiadas). Uruguay.
Felipe, C. (2004). Moreno, U., Primer Curso de Biodigestión, Bioagricultura
Casa Blanca (finca de producción, investigación y capacitación en
agricultura ecológica y agroecoturismo. Lote 20-Parcelacion Casa
Blanca Pachacámac, Lima Perú.
Matheus, Christopher y Van Holde, K.E.(2000). Bioquímica. Addison.
España.
Monroyh, O.; Viniegra G. (1990). Biotecnologías. Para el aprovechamiento de
los desperdicios orgánicos. AGTEDITOR. S. A.
Morales, M. Los Biofertilizantes. Una alternativa productiva, económica y
sustentable.
[Articulo
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internet]
[www.pa.gob.mx/publica
/rev_36/Marcel%20Morales%20Ibarra.pdf]
Navarro, G. (2000). Química agrícola. El suelo y los elementos químicos
esenciales para la vida vegetal. Mundi-prensa.
34
Fuente electrónica
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de Apoyo Rural – CEAR. 2004. [Articulo de internet] [http://bpa.peruv.com/abono_organico.htm#ABONO_ORGÁNICO].
Restrepo, J., Abonos Orgánicos Fermentados Experiencias de Agricultores en
Centroamérica
y
Brasil.
2001.
[Articulo
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[http://www.motril.es/fileadmin/areas/medioambiente/ae/presentaci
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Villagra E. (2000). Producción Orgánica: Propiedades de los fertilizantes.
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Disponible
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línea.
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s/cap%20de%20int%20cat.htm (visitado 26/08/2011).
35
ANEXOS
Imagen 1. Biobolsa de 12m3
Imagen 2. Muestras de biol
36